计算机组成原理 5.5 硬布线控制器课件.ppt

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1、5.5硬布线控制器基本思想：由硬件逻辑电路（门电路和触发器）产生控制信号设计目标：使用最少元件，取得最高操作速度一旦控制部件构成后，除非重新设计和物理上对它重新布线，否则要想增加新的控制功能是不可能的。请阅读1，2段一、硬布线控制器结构C=f(I,M,T,B)输入信号二、指令执行流程三、微操作信号设计过程（硬布线控制器设计过程）确定系统的所有机器指令（指令系统）画出所有机器指令流程；找出每个信号的所有条件，加上节拍电位和节拍脉冲，写出信号逻辑表达式；归并整理化简表达式；用门电路或可编程器件实现。想一想？微程序控制器设计过程确定系统的所有机器指令（指令系统）画出所有机器指令

2、流程；按流程编写微程序；装入控制器存储器，用测试程序进行调试。P157,例3,写出控制信号的逻辑表达式Tx在图中看不出来总结：两种控制器比较执行速度可扩展性规整性设计的难易程度电路复杂程度应用范围微程序　　　　硬布线一、并行处理技术(阅读)并行的含义时间并行空间并行时间并行＋空间并行5.7流水CPU二、流水计算机的系统组成（示例）多体交叉存储器cache指令部件（指令I+K+1）(指令I+K)(指令I+2)(指令I+1)执行部件（指令I）内外三、流水CPU的时空图IFIDEXWB入出I1I2I3I4I5I1I2I3I4I5I1I2I3I4I5I1I2I3I4I5空间WBEX

3、IDIF12345678时间T超标量流水线流水线的分类(在不同的并行等级上的分类)指令流水线(CPU内)算术流水线(运算器内)处理机流水线(处理机间)四、流水线中的主要问题资源相关：争用同一硬件资源数据相关：等前面指令执行结果控制相关：转移指令引起(R2)+(R3)→R1(R1)-(R5)→R4(R1)∧(R7)→R6如何解决？如何解决？如何解决？假设执行过程分5段例4：流水线中有三类数据相关冲突：写后读相关；读后写相关；写后写相关。判断以下三组指令各存在哪种类型的数据相关。(1)I1:ADDR1，R2，R3；(R2)+(R3)->R1I2:SUBR4，R1，R5；(R1

4、)-(R5)->R4(2)I3:STAM(x)，R3；(R3)->M(x)，M(x)存储单元I4:ADDR3，R4，R5；(R4)+(R5)->R3(3)I5:MULR3，R1，R2；(R1)×(R2)->R3I6:ADDR3，R4，R5；(R4)+(R5)->R3写后读读后写写后写5.8　RISC　CPU读P171页RISC概括的三个基本要素RISC机器的特征是小结流水CPU的设计思想有哪三种冲突P175,例5，画时空图P175,例5，画时空图W2W1乘3乘2乘1加2加1取/存D1D1F2F1T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10横轴-时间，纵轴-空间I1:M(A)

5、->R1I2:(R2)+(R1)->R2I3:(R3)+(R4)->R3I4:(R4)*(R5)->R4I5:M(B)->R6I6:(R6)*(R7)->R6W2I6W1I1I2I3I4I5乘3I4I6乘2I4I6乘1I4I6加2I2I3加1I2I3取/存I1I5D1I2I4I6D1I1I3I5F2I2I4I6F1I1I3I5T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10横轴-时间，纵轴-空间习题P181，1,2,3,6,16必会P181，7,8,12,13,17思考